Порядок организации автобусных маршрутов. Выбор и обоснование автобусных маршрутов
В основе решения задачи по выбору схемы автобусных маршрутов в городах лежат математические методы комбинаторного анализа. В данном случае используется предложенный В. А. Паршиковым метод с направленным отбором вариантов, который позволяет находить оптимальное решение в 95-98 случаях из 100. В остальных случаях, когда оптимального решения получить не удается, оно отклоняется от оптимального не более чем на 3%. Таким образом, это гарантирует получение приближенно оптимального решения.
В общем виде задача выбора схемы автобусных маршрутов в городах формулируется следующим образом.
Имеется транспортная сеть - улицы города, по которым возможно движение автобусов. Заданы крупные пункты зарождения и погашения пассажиропотоков — вершины и соединяющие их участки улиц — дуги транспортной сети. Установлены размеры пассажиропотоков между вершинами заданной транспортной сети, типы автобусов, обслуживающих намечаемые линии, и их характеристики.
Требуется определить такую схему автобусных маршрутов, чтобы суммарные затраты времени пассажирами на ожидание, проезд и пересадки были минимальными. При этом на решение могут быть наложены следующие ограничения: использование вместимости автобусов должно быть не ниже заданного коэффициента; интервал между отправлениями автобусов не может превышать заданной величины, различной для разных линий; протяженность маршрута должна быть не меньше минимальной и не больше максимальной длины, которая заранее задается; маршруты не должны начинаться и заканчиваться в тех вершинах, которые не могут быть использованы для организации конечных пунктов маршрутов; другие ограничения, вытекающие из местных условий каждого конкретного города.
Исходя из указанной формулировки задачи выбора схемы автобусных маршрутов в городах, для ее решения необходимы следующие основные исходные данные.
1. Карта города с транспортной сетью, состоящей из пунктов зарождения и погашения пассажиропотоков и улиц, соединяющих эти пункты, по которым возможно движение автобусов.
Под пунктами зарождения и погашения пассажиропотоков обычно понимаются транспортные микрорайоны города. При разбивке города на микрорайоны в первую очередь используются естественные и искусственные рубежи (реки, железнодорожные линии и т. п.). Транспортные магистрали при этом по возможности должны быть осями симметрии микрорайона, площадь которого составляет 250—350 га, что обеспечивает подход пассажиров к остановочным пунктам не более чем 700 м. Поэтому при решении данной задачи принимается, что пешие переходы до и от остановки зависят не от схемы маршрутов, а от разветвленности транспортной сети. В связи с этим общие затраты времени пассажирами на пешие передвижения принимаются постоянными, не зависимыми от схемы маршрутов, и поэтому в расчетах не учитываются. На транспортной сети указываются длина каждого ее участка и время следования автобуса по этим участкам.
2. Размеры пассажиропотоков между всеми пунктами (микрорайонами) города, которые определяются на основе анкетного обследования пассажиропотоков. При этом в каждой анкете указывается, откуда и куда (адрес или место начала и окончания передвижения) следует пассажир, что позволяет при обработке анкет определить соответствующие микрорайоны начала и окончания поездок пассажиров. Наиболее целесообразно маршрутную схему разрабатывать на основе трудовых и других поездок в утренние часы пик в зимнее время. Можно проводить выборочное анкетное обследование пассажиропотоков, что может значительно сократить его трудоемкость. Для обработки материалов анкетного обследования можно использовать электронно-вычислительную технику.
3. Используемая вместимость единицы подвижного состава с учетом заданного коэффициента наполнения, обеспечивающего предоставление пассажирам необходимых удобств поездки.
4. Время, затрачиваемое одним пассажиром на пересадки в каждом пункте.
5. Максимальные (и в некоторых случаях минимальные) интервалы движения автобусов.
6. Минимальный коэффициент использования вместимости автобусов по всей сети маршрутов в целом, обеспечивающий определенное эффективное использование имеющегося или планируемого парка автобусов.
Если необходимо учитывать дополнительные ограничения при расчете схемы автобусных маршрутов, о которых говорилось ранее, то необходимы исходные данные о возможной минимальной и максимальной протяженности маршрута и др.
Число возможных вариантов построения схемы маршрутов выражается очень большой величиной. Наилучшее решение находится где-то между двумя крайними вариантами.
Если микрорайоны связать непосредственно между собой прямыми маршрутами, тогда при поездках все пересадки будут полностью исключены. При этом количество маршрутов будет наибольшее: т = [(n -1)n]/2, где n - число микрорайонов.
Так, если имеется 30 районов, то максимальное количество маршрутов может составить 435. Однако при большом числе автобусных маршрутов пассажиропотоки, приходящиеся на каждый из них, будут мелкими и при условии заданного использования вместимости автобусов, последние будут двигаться на линии с большими интервалами, что вызовет потери времени пассажиров на ожидание автобусов на остановках.
Другим крайним вариантом при простейшем линейном расположении микрорайонов является вариант, когда маршруты назначаются только между соседними микрорайонами и их число будет m= n-1, т. е. при 30 микрорайонах таких маршрутов будет 29. Однако при этом будут иметь место максимально возможное число пересадок пассажиров и соответствующие этому затраты времени на пересадки.
Таким образом, необходимо выбрать определенную комбинацию прямых и участковых маршрутов, которая обеспечивала бы минимальные суммарные затраты времени пассажиров на поездки. Общее количество таких комбинаций в этой задаче равно 2(n-1)n-1, т. е. является очень большим. При больших значениях n расчет всех вариантов невозможен. Метод комбинаторного анализа с направленным отбором вариантов позволяет путем расчета части вариантов найти наилучший из них.